美軍2020財年高超聲速科研預算暴漲

來源︰中國航空報作者︰廖孟豪責任編輯︰伍行健
2019-05-08 09:48

2019年3月,美國國防部各軍種和直屬機構在官方網站上陸續公布了2020財年國防預算申請文件。美國防部公布的2020財年預算申請概要文件明確指出,美軍2020財年在高超聲速領域(含反高超)申請的科研經費預算總額高達26億美元,並計劃在2020∼2024財年累計申請105億美元。經統計,美國防部2020財年在高超聲速領域申請的科研預算總額為22.2億美元(尚有約3.8億美元預算無法精確統計,佔比約14.6%),相比2019財年申請的11.45億美元增長94%,相比2019財年獲批的14.49億美元增長53.1%,再次創下近十年來的歷史新高,充分體現了美國防部研究與工程副部長將“高超聲速”列為第一要務的重視地位。總體上,美軍加速推動陸海空4型高超聲速導彈型號研制和快速部署,是2020財年美軍高超聲速科研預算翻倍式暴漲的主要原因。

美軍2020財年高超聲速

科研預算總體分布情況

美國防部2020財年申請預算總額約7180億美元,其中科研預算總額約1042億美元,分別比去年提交的2019財年申請額增加4.7%和12.8%。在全軍科研預算中,高超聲速科研預算總額超過22.2億美元,佔2.1%,比去年(佔比1.4%)擴大了0.7個百分點。

從主管機構來看,主要分布在空軍、海軍、陸軍、國防預先研究計劃局(DARPA)、國防部長辦公廳(OSD)和導彈防御局(MDA),主要用于高超聲速導彈、高超聲速飛機動力和可重復使用航天運載器的關鍵技術攻關、演示驗證和原型機研制等科研工作。其中空軍佔比最大,約7.07億美元,佔31.8%;MDA佔比最小,約1.57億美元,佔7.1%;海軍、陸軍、DARPA和OSD分別為6.01億美元、2.28億美元、3.24億美元和2.04億美元。從2020財年開始,美海軍和陸軍的大力參與,意味著美軍高超聲速裝備和技術研究工作已經在全軍三大軍種和三個直屬科研機構全面展開。

按科研活動類型劃分,2020財年申請的22.2億美元預算總額中,佔比最大的是“先進部件發展與原型機”類(6.4類)加“系統發展與演示驗證”類(6.5類),總額約16.69億美元,佔75.2%,同比去年提交的2019財年預算申請額增長211%,全部用于支持陸海空三軍立項開展的4型高超聲速助推滑翔導彈型號研制工作。其次是“先進技術發展”類(6.3類)科研預算,總額約4.88億,佔22%,同比增長13%,主要由美空軍和DARPA投向戰術級高超聲速導彈、高超聲速飛機用渦輪基組合沖壓發動機(TBCC)和火箭動力可重復使用空天運載飛行器等飛行演示驗證或地面集成驗證科研活動。最小的部分為“應用研究”類(6.2類)科研預算,總額約0.63億,佔5.5%,同比增長10.7%,主要由美空軍投向高超飛行器總體與氣動、熱防護材料、高速╱高超聲速結構和超燃沖壓發動機等共性技術的持續發展。

需要說明的是,在以上統計獲得的22.2億美元之外,美軍在預算文件中還公開編列了大量“課題”級以下的高超聲速技術科研工作,涵蓋了面向高超聲速導彈和飛機等應用背景的自適應制導與控制、高速渦輪發動機、導航、導引頭、戰斗部、數值仿真、試驗等技術的研發以及高超聲速地面風洞、特種環境試驗、大氣數據測量、試飛測控等設施的維護、升級和改造。這其中不乏投資數千萬甚至上億美元的科研活動,但由于預算編制等級不夠,無法分離出其中投在相關高超聲速技術上的預算的準確數額,因此未納入本文統計範疇。這也是本文統計總額(即22.2億美元)與美國防部公布的實際總額(即26億美元)之間存在約3.8億美元差額的主要原因。

美軍高超聲速科研預算總額連續三年大幅增長,屢次刷新近十年來的總額紀錄

統計發現(圖2),2010∼2016財年,美軍全軍高超預算總額保持在2∼4億美元區間浮動,2017財年增長到近5億美元,2018∼2020財年連續實現三級跳,依次暴漲至10億美元、15億美元和22億美元規模。近三年呈現出快速大幅增長的態勢。近十來年,空軍和DARPA保持了穩步增長,主要用于高超聲速導彈、飛機和航天運載器的技術攻關和演示驗證。近三年來,隨著高超聲速導彈特別是高超聲速助推滑翔導彈技術的逐步成熟,陸軍、海軍和空軍均啟動了高超聲速助推滑翔導彈型號研制項目,相應科研預算也呈現出量級上的提升。

2010∼2020財年,美軍在高超聲速技術領域的累計投資約71.7億美元。其中美空軍約23.3億美元,主要用于高超聲速導彈和飛機涉及的總體、氣動、材料、結構、動力等技術攻關以及高超聲速導彈飛行演示驗證和型號研制。DARPA投入約12億美元,主要用于高超聲速導彈和火箭動力可重復使用空天運載飛行器等飛行驗證和高超聲速飛機用TBCC發動機地面集成驗證。OSD、海軍和陸軍總共32.8億美元,幾乎全部用于戰略戰役級高超聲速助推滑翔導彈的技術攻關、飛行驗證和型號研制,曾支持HTV-2、AHW等項目完成了5次飛行試驗。

從近十年的數據上看,OSD是美軍在高超聲速科研領域投資最多的部門。但實際上,雖然美空軍的投資總額並不是最多的,但卻是投向最廣泛的,涵蓋了高超聲速飛行器總體、氣動、材料、結構、動力、制導、傳感器以及試驗設施等多個專業方向,且既有單項技術攻關,也有技術集成驗證,是實際的投資主體。OSD雖投資數額巨大,但幾乎只投給了CPGS項目,性質相當于專項專款,該項目耗資巨大主要是因為其研發的戰略戰役級高超聲速助推滑翔導彈尺寸規模較大且優先級高。

美軍未來五年高超聲速科研預算總體仍將處于高位,但布局發生重大變化

美國防部預算申請文件會對“項目”(Project)級科研活動編制未來五年的預算計劃。統計表明,美軍高超聲速科研“項目”預算總額在2020∼2024財年仍將處于高位水平(見圖3,該圖統計數據不含“課題”級科研活動,如DARPA的全部高超聲速科研活動),但空軍和OSD的預算金額顯著下降,海軍、陸軍和MDA圍繞高超聲速導彈攻防技術研發和型號研制,變成未來幾年的投資大戶。

未來5年,美空軍全部高超科研“項目”預算總額將呈現下降趨勢,直接原因是“空射快速響應武器”(ARRW)和“高超聲速常規打擊武器”(HCSW)兩個型號項目的預算在2022財年前結束。可以預見,ARRW和HCSW極可能將在2022財年完成導彈原型機研制和試飛,並轉階段進入批量生產,屆時相應預算很可能轉入采購類預算,而不再在科研類預算中編列。兩個型號項目結束後,空軍高超聲速科研預算水平重新回歸到1億美元量級,繼續穩步推進高超聲速飛行器特別是高超聲速飛機技術的研發與成熟,為下一個高超聲速科研投資高峰——高超聲速飛機型號研制做好技術儲備。

另外一個更加重要的變化是,OSD“常規快速全球打擊”(CPGS)項目經過十余年的技術攻關與驗證,相關技術已經成熟,從2020財年開始向導彈裝備轉化,相關科研經費也相應轉移到陸海空三軍的3個高超聲速助推滑翔導彈型號(LBHM、CPS和HCSW)。統計顯示,3型導彈型號項目未來五年投資總額高達67.1億美元,其中以海軍CPS項目研制的潛射型投資最大,未來五年投資高達52.5億美元。CPS項目耗資過大,可能的原因包括1)潛射型比空射型和陸射型要求更高,條件保障投入大;2)潛射型要求全新研制一型導彈助推器,而空射型和陸射型則不需要新研。

此外,針對高超聲速導彈威脅,MDA繼續穩步發展高超聲速導彈防御技術,從2018財年開始啟動PE級“高超聲速防御”項目,計劃在2018∼2024財年累計申請8.53億美元,專項開展相關技術研究與驗證工作。

總結

從2016年以來,美國國防部原副部長羅伯特•沃克、參聯會副主席保羅•席爾瓦等多位高層領導都公開發表過美國已經喪失高超技術領先地位的言論,明確表達了美在高超領域的強烈危機感。2018年,新任美國防部研究與工程副部長格林芬將高超聲速列為其任期的“第一要務”。美國防部在2020財年預算申請概要文件中明確提出了重點投資的四大戰略性新興技術︰高超聲速(26億美元)、無人╱自主(37億美元)、人工智能╱機器學習(9.27億美元)、定向能(2.35億美元);並計劃在未來五年密集開展40余次飛行試驗。高層領導的戰略重視、多軍種多部門的全面參與、數額巨大的資金投入、密集開展的飛行試驗,美軍高超聲速武器裝備發展已進入新一輪的黃金時代。

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